DE19817873A1 - Verfahren und Vorrichtung zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen im Erdreich - Google Patents

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen im Erdreich mit einem Werkzeug und einem Kaliber zum kontinuierlichen Aufweiten eines vorzugsweise gewickelten Vorrohres an einem Gestänge zur Anwendung in Gruben mit geringen Abmessungen, vorzugsweise Kontrollschächten von Abwassersystemen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfah­ ren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen im Erd­ reich.

Derartige Vorrichtungen bzw. Verfahren dienen in erster Linie dazu, Leitungssysteme wie Abwasserleitungen bei­ spielsweise unter Straßen oder Bürgersteigen zu verle­ gen, ohne gleichzeitig die Straßendecke oder die Bürger­ steige aufreißen zu müssen. Während sich eine Bohr-, Berst- oder Aufweitvorrichtung durch das Erdreich bewegt, verdrängt sie das Erdreich oder fördert es ab und hinterläßt einen Erdkanal, in den sich dann als Nachziehrohr eine Versorgungsleitung einziehen läßt.

Eine Bohrvorrichtung dieser Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 196 08 980 bekannt. Sie besteht aus einer Lafette mit einer Hydraulik-Kolben-Zylinder-Ein­ heit, die einen Schlitten linear hin- und herverschiebt. Der Schlitten ist mit einer Sperrklinke verbunden, die beim Vorschub des Schlittens hinter eine Sprosse eines leiterartigen Gestänges greift und so das mit dem Bohr­ kopf verbundene Gestänge entsprechend dem Hub der Hydraulik-Kolben-Zylinder-Einheit in Bohrrichtung vor­ wärts bewegt. Am Ende des Hubs löst sich die Sperrklinke automatisch von der Sprosse und der Schlitten fährt automatisch in seine Ausgangsposition zurück, in der die Sperrklinke erneut hinter eine Sprosse greift. An dem Bohrkopf ist die zu verlegende Ent- oder Versorgungslei­ tung befestigt.

Die Leitung wird dabei beispielsweise aus einzelnen Rohrstücken zusammengeschraubt oder zusammengesteckt, die während des Vortriebs eingezogen werden. Insbeson­ dere das Verschrauben der Rohrstücke bedeutet einen zusätzlichen Arbeitsaufwand und ist problematisch, weil es leicht zu einer Verschmutzung der Verschraubung kom­ men kann und weil die Verschraubung an der Stoßstelle immer eine Oberflächenunregelmäßigkeit mit sich bringt.

Bei Stecksystemen müssen die Rohrabschnitte, falls deren Verbindungen nicht zugfest sind, über ein Zugmittel mit in die erstellte Erdröhre eingezogen werden, wobei diese vorher auf das Zugmittel aufgefädelt werden müssen. Die eingezogenen Rohrabschnitte müssen kürzer sein, als die Startgrubenlänge bzw. der Startschacht. In vielen Fällen haben Abwasserschächte nur einen Durchmesser von 1 m. Aus solch beengten Schächten können in der Praxis nur Rohrabschnitte von 0,7 m Länge eingezogen werden, d. h. das neuverlegte Rohr hat alle 0,7 m eine Muffenverbin­ dung, die undicht werden kann. Diese Rohrverbindung ist jedesmal eine Schwachstelle, da sie in der Wandstärke nicht dicker sein darf, als das eigentliche Rohr.

Zur Vermeidung dieses Nachteils werden zu Bunden ge­ wickelte Rohre aus PE eingesetzt. Bei diesen Rohren wirkt sich nachteilig aus, daß sie verhältnismäßig steif sind und nur einen begrenzten Biegeradius haben. Das hat zur Folge, daß das Bundvolumen sehr groß ist, die Rohre stark auffedern - was mit einem hohen Verletzungsrisiko der Arbeiter verbunden ist - und daß die Startgrube, von der die Bohrung ausgeht, eine gewisse Größe aufweisen muß, damit das PE-Rohr von der sich an der Erdoberfläche befindenden Rolle abgewickelt und in die Erdbohrung ein­ gezogen werden kann, ohne daß der zulässige Biegeradius unterschritten und das Rohr beschädigt wird.

Insbesondere bei der Verlegung von Ent- oder Versor­ gungsleitungen in Städten ist es aufgrund der engen Bebauung häufig nicht möglich, so große Gruben auszuhe­ ben, daß Bundrohre als Nachziehrohre eingesetzt werden können.

Es ist darüber hinaus aus Kostengründen anzustreben, schon vorhandene Kanalschächte, die in der Regel einen Innendurchmesser von 1 m und eine Öffnung mit einem Durchmesser von ca. 80 cm besitzen, als Startgrube zu verwenden.

Zur Vermeidung dieser Nachteile sind sogenannte gefal­ tete Rohre entwickelt worden (vgl. Schriftenreihe aus dem Institut für Rohrleitungsbau an der Fachhochschule Oldenburg, Band 14, "Fehler in der Kanalsanierung", Vul­ kan-Verlag, Essen, 1998). Diese Rohre zeichnen sich dadurch aus, daß ihr Durchmesser reduziert wird, indem sie im Querschnitt beispielsweise zu einem "U" oder "C" gefaltet werden. Dadurch sind diese Rohre im Vergleich zu herkömmlichen Rundrohren wesentlich flexibler und somit einfacher zu handhaben. Beim Verlegen dieser Rohre wird zunächst ein gefaltetes Rohr in eine Altleitung eingezogen. In einem zweiten Schritt wird es mit heißer, druckbeaufschlagter Medien in seine endgültige Form gebracht.

Dieses Verfahren ist jedoch nur für das Verlegen von neuen Rohren in bestehende geeignet, die dabei nicht zerstört werden. Das heißt, daß die Rohre lediglich saniert, aber nicht erneuert werden, da die Altleitung bestehen bleibt und lediglich mit einem expandierbaren bzw. expandierte Rohr ausgekleidet wird. Es muß also immer ein gegenüber der Altleitung geringerer Durchmes­ ser in Kauf genommen werden. Darüber hinaus wird für das Bereitstellen der heißen, druckbeaufschlagten Medien viel Energie benötigt, was das Verfahren teuer macht. Zudem ist die Steuerung des Aufweitprozesses sehr auf­ wendig, will man Beschädigungen am Neurohr vermeiden.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum graben­ losen Verlegen von Rohrleitungen zu schaffen, das sich von Gruben mit geringen Abmessungen, vorzugsweise vor­ handenen Kontrollschächten von Abwassersystemen aus durchführen läßt und vorzugsweise den Einsatz eines kompaktgewickelten Bund- bzw. Nachziehrohres ermöglicht.

Die Lösung dieses Problems basiert auf dem Gedanken, ein transport- und handhabungsfreundliches Vormaterial, ins­ besondere ein querschnittskleines Vorrohr zu verwenden, das seinen endgültigen vorzugsweise kreisförmigen Quer­ schnitt erst vor Ort, beispielsweise in einer engen Startgrube erhält.

Hiervon ausgehend wird der Einsatz eines Vorrohres mit reduziertem Querschnitt vorgeschlagen, das vor dem Ein­ ziehen in das Erdreich mittels eines Kalibers kontinu­ ierlich in Form gebracht wird. In-Formbringen bedeutet, daß das Rohr vor Ort bzw. vor dem Eintritt in das Erd­ reich auf den vorgesehenen Endquerschnitt gebracht wird und nicht als ganzes, nachdem es verlegt wurde. Ein sol­ ches Vorrohr bietet den Vorteil wesentlich kleinerer möglicher Biegeradien als ein Rohr mit einem kreisförmi­ gen Querschnitt. Bevorzugt wird ein PE-Rohr mit einem U- förmigen Querschnitt eingesetzt. Während sich ein PE- Rohr mit einem Durchmesser von 200 mm nur auf einen Radius von 6 m (gleich 30×d) biegen läßt, kann ein im aufgeweiteten Zustand durchmessergleiches Vorrohr mit einem U-förmigen Querschnitt auf einen Radius von 0,9 m, also um 5,1 m weniger, gebogen werden, ohne Schaden zu nehmen.

Das Kaliber, das das beispielsweise U-förmig auf einen kleineren Querschnitt gefaltete PE-Rohr vor dem Eintritt in das Erdreich zu einem Kreis-Querschnitt aufweitet, ist ortsfest in der Startgrube angeordnet und so ausge­ legt, daß es die auf das Vorrohr wirkenden axialen Zug­ kräfte aufnehmen kann.

Anstelle eines U-förmigen Vorrohres kann auch ein ellip­ tisches Vorrohr bundförmig eingesetzt werden. Es ist auch denkbar, ein Rohr mit einem kleineren Durchmesser zu verwenden, das in der Startgrube auf einen größeren Durchmesser gestreckt wird.

Das Kaliber kann heizbar sein. Es ist jedoch auch denk­ bar, das Kaliber mit dem unmittelbar davor befindlichen Vorrohrabschnitt in einem mit einem temperierten Fluid gefüllten Bad anzuordnen oder eine Heizmanschette um das Kaliber mit dem Rohrabschnitt zu legen, so daß das Rohr zwischen Kaliber und Heizmanschette hindurchläuft. Durch das Erwärmen des Rohres wird ein zerstörungsfreies und energiearmes Aufweiten auf den endgültigen Durchmesser ermöglicht.

Die Erfindung macht es möglich, Leitungen anstelle von Altleitungen zu verlegen, deren Durchmesser größer ist als bei der Altleitung.

Es kann auch ein Kühlsystem den zuvor erwärmten und geformten bzw. aufgeweiteten Rohrstrang abkühlen und somit wieder auf seine ursprüngliche Festigkeit zurück­ führen, wenn das Neurohr nach Eintritt ins Erdreich dem vollen Erdreichdruck ausgesetzt ist und ein Herunterfal­ len der Scherben des zerborstenen Altrohres verhindern soll.

Des weiteren kann das Kaliber auch mit Gleitmitteldüsen versehen sein, um die Reibung zwischen Kaliber und PE- Rohr mit Hilfe eines üblichen Gleitmittels, zu verrin­ gern. Ebenfalls kann der Ringraum zwischen dem PE-Rohr und dem Erdreich mit einem Gleit- und/oder Füllmittel verfüllt werden, das gleichzeitig als Kühlmittel wirkt.

Es können auch Führungspunkte im Eintrittsbereich des Rohres in das Erdreich so angeordnet werden, daß das Rohr in diesem Bereich auf einen vorgewählten Radius ge­ bogen wird. Derartige Führungspunkte sind in der deut­ schen Anmeldung 197 14 705.4 beschrieben. Durch diese Zwangsführung, die bevorzugt aus Rollen besteht, kann das Rohr zerstörungsfrei so geleitet werden, daß es in dem Startschacht raumsparend verläuft, so daß die Schachtgröße weiter minimiert werden kann.

Die Erfindung läßt sich sowohl beim Einbringen einer neuen Ent- bzw. Versorgungsleitung in eine bestehende als auch beim Verlegen einer neuen Leitung anstelle eines Altrohrs, das während des Verlegens mit Hilfe eines Berstkopfes zertrümmert wird und dessen Scherben seitlich verdrängt oder abgefördert werden, sowie beim Neuverlegen von Leitungen anwenden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt einer Startgrube mit einer Schublafette;

Fig. 2 den Querschnitt einer Zielgrube mit einer Arre­ tierung für ein Gestänge;

Fig. 3 den Querschnitt einer Startgrube mit einem Kaliber;

Fig. 4 eine Startgrube mit einem anderen Kaliber und

Fig. 5 den Querschnitt einer Bohrung mit Start- und Zielgrube und einen schwimmend gelagerten Kali­ ber.

Ausgehend von einem Abwasser- oder Kanalschacht 1 wird mittels einer Schublafette 2 ein leiterartiges Gestänge 3 in eine Altleitung 4 schrittweise eingeschoben, und zwar so weit, bis das Gestänge 3 den Zielschacht 5 erreicht (vgl. Fig. 1 und 2). Die Schublafette 2 ist vorzugsweise so dimensioniert, daß sie in einen beste­ henden Abwasserschacht mit einem Innendurchmesser von 1 m paßt. Dasselbe gilt für die Einzelgestänge, die über eine Steckverbindung zu dem Gestängestrang 3 untereinan­ der verbunden werden. Die Einzelgestänge weisen dabei bevorzugt an ihrem einen Ende einen Kupplungskopf auf, der mit einer Ausnehmung sowie Nasen versehen ist, wäh­ rend sich am anderen Ende eine Queröffnung befindet, die von Querwänden begrenzt ist, so daß sich der Kupplungs­ kopf durch diese Queröffnung zum Kuppeln mit einem wei­ teren Einzelgestänge einschwenken läßt. Die Nasen grei­ fen in entsprechende Ausschnitte ein, so daß eine schub­ steife Verbindung entsteht.

Die Schublafette 2 ist über eine Stange 6 an der der Altleitung gegenüberliegenden Seite der Startgrube 1 abgestützt. Es kann notwendig sein, den Bereich 7 des Startschachtes 1 und des Zielschachtes 5 herauszustem­ men. Das gilt insbesondere, wenn von einem bestehenden Kontrollschacht aus gearbeitet wird, da dann die beto­ nierte Schachtwand in unmittelbarer Nähe des Altrohres herausgestemmt werden muß, denn ein Altrohr kann in die­ ser Wand nicht zertrümmert und nach außen verdrängt wer­ den. Wenn Neurohre mit einem größeren Durchmesser als der des Altrohres verlegt werden, muß der ausgestemmte Bereich noch größer ausfallen.

Im Zielschacht 5 wird das Gestänge 3 an einer Widerla­ gerplatte 8 mittels einer Steckarretierung 9 gegen eine axiale Bewegung in Richtung Startschacht 1 fixiert. Die im Querschnitt L-förmige Steckarretierung 9 greift durch eine der Öffnungen zwischen den Sprossen des leiterarti­ gen Gestänges 3.

In Fig. 3 ist ein am Gestänge 3 entlanglaufender Berst- und Aufweitkörper 11 dargestellt, an dessen rückwärtigen Ende ein PE-Rohr 12 befestigt ist, beispielsweise mit­ tels eines Kupplungsstutzens 13, das während des Berst- und/oder Aufweitvorganges in den von dem Berst- und Auf­ weitkörper geschaffenen Erdkanal eingezogen wird. Ein PE-Vorrohr mit einem reduzierten Querschnitt wird als Nachziehrohr 12 eingesetzt, vorzugsweise mit einem U- förmigen zusammengefalteten Querschnitt, dessen Biegera­ dius R1 viel kleiner als die von PE-Rohren mit kreisför­ migen Querschnitt ist, so daß das Verlegen von Versor­ gungsleitungen auch von schon bestehenden Kanalschächten mit einem Durchmesser von 1 m aus möglich ist. Das Vor­ rohr 12, das von einer Rolle 14 abgewickelt wird, läuft, bevor es in das Erdreich eintritt, über einen Kaliber 15, der das U-förmige Vorrohr 12 kontinuierlich bis zu seinem endgültigen kreisförmigen Querschnitt aufweitet.

Der Einsatz eines gefalteten Rohres bietet zudem den Vorteil, daß durch die höhere Flexibilität die Wickelfä­ higkeit erheblich erhöht wird, so daß der Wickelradius R2 und somit das Transportvolumen reduziert werden kön­ nen, was mit Kosteneinsparungen verbunden ist. Die Auf­ federung ist ebenfalls geringer, so daß Arbeitsunfälle vermieden werden können.

Das Kaliber 15 ist ortsfest am Gestänge 3 fixiert, um der axialen Belastung standzuhalten und befindet sich im Startschacht 1.

Um das Vorrohr 12 zerstörungsfrei aufzuweiten, muß es gegebenenfalls erwärmt werden, beispielsweise durch ein temperiertes Bad 16.

Außer einem temperierten Fluidbad 16 ist der Einsatz einer in Fig. 4 dargestellten Heizmanschette 17 oder eines innen beheizten Kalibers 15 möglich. Die Heizman­ schette 17 umgibt das Kaliber 15, und zwar so, daß das Vorrohr 12 zwischen Manschette 17 und Kaliber 15 hin­ durchgeführt und dabei gleichzeitig erwärmt und aufge­ weitet wird. Damit das Vor- bzw. Nachziehrohr 12 in der Erdbohrung die nötige Stabilität aufweist, um dem Druck der Scherben des Altrohres und des verdrängten Erdreichs standzuhalten, kann es notwendig sein, in Vortriebsrich­ tung hinter dem Kaliber 15 ein Kühlsystem 18 anzuordnen, mit dessen Hilfe das PE-Rohr abgekühlt und somit wieder verfestigt wird (vgl. Fig. 3).

In Fig. 5 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der das Gestänge 3 nicht im Neurohr 12 verbleibt, sondern mit in die Zielgrube 5 geschoben wird. Das Kaliber 15 ist in diesem Fall schwimmend im Neurohr 12 gelagert, wobei die Abstützung gegebenenfalls durch ein Fluid, das sich zwi­ schen Berst- bzw. Aufweitkörper 11 und Kaliber 15 befindet, erfolgen kann.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitun­ gen im Erdreich mit

• 1. einem Werkzeug (11) zum Einziehen der Rohrlei­ tung in das Erdreich,
• 2. einem Gestänge (3) und
• 3. einem Kaliber (15) zum Aufweiten eines Vorroh­ res (12).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (11) als Aufweitkopf ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein gefaltetes Vorrohr (12) eingesetzt wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein PE-Rohr (12) mit einem U-förmigen Querschnitt eingesetzt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (12) mit einem ellipitischen Querschnitt eingesetzt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Vorrohr (12) mit axialen Falten.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein durchmesserkleineres Rohr (12) eingesetzt wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaliber (15) mit dem Gestänge (3) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaliber (15) in ei­ ner Startgrube (1) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaliber (15) heizbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine das Kaliber (15) umgebende Heizmanschette (17).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaliber (15) in einem temperierten Bad (16) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein Kühlsystem (18) in Vor­ triebsrichtung vor dem Kaliber (15).

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch Gleitmitteldüsen am Kaliber (15).

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch im Bereich der Startgrube (1) außen am Rohr angeordnete Führungsrollen.

16. Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohrleitungen im Erdreich, bei dem ein Vorrohr (12) mit reduzier­ tem Querschnitt in das Erdreich eingezogen und vor dem Eintritt in das Erdreich kontinuierlich aufge­ weitet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Startschacht aus ein Gestänge zu einem Zielschacht geschoben, ein Gestängeende mit einem Widerlager und das andere Ende mit einem Auf­ weitkaliber versehen wird, über das ein Vorrohr durch einen Aufweit- und/oder Berstkopf entlang des Gestänges gezogen wird.